Controle de la respiration mitochondriale au niveau des muscles stries : role de la creatine kinase et de la membrane externe

Control of mitochondrial respiration in striated muscles : role of creatine kinase and external membrane

• Auteur / Autrice : KELTOUM ANFLOUS
• Direction : Renée Ventura-Clapier
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Sciences biologiques et fondamentales appliquées. Psychologie
• Date : Soutenance en 1997
• Etablissement(s) : Paris 7

Résumé

Les muscles stries presentent une specificite tissulaire morphologique, biochimique et metabolique liee aux roles fonctionnels de ces muscles. Le muscle cardiaque (mc) et le muscle squelettique lent (msl) expriment la myosine de type lent et sont essentiellement oxydatifs alors que le muscle squelettique rapide (msr) exprime la myosine de type rapide et est principalement glycolytique. La creatine kinase (ck ; ec 2. 7. 3. 2), une des enzymes cle du metabolisme energetique, presente egalement une specificite tissulaire quant a l'expression de ses isoformes et la fonction qu'elle accomplit au niveau des muscles stries. Cette enzyme catalyse le transfert d'un groupement phosphate entre l'atp et la creatine (cr) selon la reaction : mgadp# + pcr#2# + h#+ mgatp#2# + cr nous avons teste l'hypothese que dans le msr, qui exprime principalement la forme cytosolique musculaire de la ck (ck-mm), le systeme creatine kinase/phosphocreatine (ck/pcr) remplit une fonction de tampon temporel et spatial. De plus, au niveau du mc et du msl, le systeme ck/pcr aurait une fonction de navette qui connecte les sites de consommation d'energie a ceux de son utilisation. Le deconditionnement musculaire induit par la suspension des rats par la queue entraine le changement phenotypique des muscles squelettiques de type lent vers rapide. Nous avons montre sur ce modele une augmentation d'expression de la ck-mm ce qui suggere une coregulation entre la ck-mm et les isoformes de myosine. Nous avons montre que les muscles stries oxydatifs de souris transgeniques ayant subi une mutation homozygote du gene de la m-ck, avaient une plus grande affinite mitochondriale pour l'adp par rapport aux muscles stries oxydatifs des souris controles. Ceci renforce l'hypothese de la fonction navette puisque quand on supprime l'extremite cytosolique du systeme, l'extremite mitochondriale repond en facilitant la diffusion de l'adp. En etant couplee aux phosphorylations oxydatives au niveau du ventricule et du msl, la forme mitochondriale de la creatine kinase (mi-ck) remplit la fonction d'amplificateur d'adp. Nous avons montre que la mi-ck de l'oreillette de rat, bien que ce soit la meme isoforme que celle du ventricule et du msl, n'est pas fonctionnellement couplee a la respiration et joue alors un role regenerateur d'adp. Ces deux modes de fonctionnement de la mi-ck montrent l'importance de l'organisation spatiale des proteines impliquees dans cette notion de couplage. Nous avons montre au niveau des muscles stries, une specificite tissulaire du controle exerce par la membrane mitochondriale externe sur la diffusion de l'adp. Les mitochondries des fibres permeabilisees du mc et du msl ont un kmadp eleve par rapport aux mitochondries des fibres permeabilisees du msr. On pense qu'un facteur proteique cytoplasmique, en liaison avec les porines mitochondriales (vdac) via des elements du cytosquelette, pourrait controler, in vivo, la diffusion mitochondriale de l'adp au niveau des muscles oxydatifs. Cependant, nous avons montre que les microtubules et les filaments d'actine n'etaient pas impliques dans ce controle. En clonant les isoformes cardiaques des vdac, nous avons caracterise une nouvelle variante de vdac3 qui possede une methionine en plus au niveau de sa region n-terminale. Ceci est en faveur de l'eventuelle existence d'autres isoformes de vdac non encore caracterisees. Il est possible que la generation de porines tronquees au niveau de leur region n-terminale joue un role fonctionnel important dans la specificite tissulaire de la regulation mitochondriale.